用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的方法和系统与流程

1.本发明的实施例涉及铁路编组站领域，具体涉及一种用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的方法和系统。


背景技术：

2.车辆减速器是铁路编组站的重要设备。在进行列车编组时，需要将位于驼峰峰顶的溜放车辆进行溜放，将重力势能转化为溜放车辆的动能，最终使溜放车辆运动至指定位置。在溜放车辆运动的过程中，需要通过车辆减速器使溜放车辆的速度达到指定范围，既不能过快也不能过慢。
3.传动机构是车辆减速器能够正常工作的基础，传动机构能够使车辆减速器的制动机构运动到位并使制动机构对溜放车辆提供有效的制动力。随着使用时间的增长，传动机构会逐渐磨损，并最终不能使制动机构提供有效制动力，影响车辆减速器的正常工作，因此，需要获知传动机构的寿命来确定传动机构的服役周期，但目前缺乏有效的手段来检测传动机构的寿命。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明的实施例提供一种用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的方法，车辆减速器用于对在轨道上的移动的车辆进行减速，车辆减速器包括传动机构和制动机构，通过传动机构带动制动机构运动，以使制动机构处于对车辆进行制动的制动状态或处于对车辆不进行制动的缓解状态，包括：将待测传动机构与制动机构组装；将负载设置在轨道上，使负载能够被处于制动状态的制动机构施加作用力，其中，负载用于模拟车辆，负载设置在轨道上时，负载相对于轨道沿轨道延伸方向的速度为0；控制待测传动机构带动制动机构运动，使制动机构在制动状态和缓解状态之间不断切换；收集待测传动机构带动制动机构运动时待测传动机构的状态数据；基于状态数据，确定待测传动机构的寿命。
5.本发明的实施例提供的方法，通过在轨道上设置负载，使用待测传动机构带动制动机构对负载施力，能够较为准确地模拟待测传动机构工作时的真实状态，获得待测传动机构的状态数据，通过分析状态数据，可以较为准确地检测传动机构的寿命。
附图说明
6.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
7.图1为本发明实施例的用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的方法的流程示意图；
8.图2为本发明实施例的用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的系统示意图；
9.图3为本发明实施例的用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的系统示意图；
10.图4为本发明实施例的基于状态数据确定待测传动机构的寿命的流程示意图。
11.需要说明的是，附图不一定按比例绘制，其仅以不影响本领域技术人员理解的示意性方式示出。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.需要说明的是，除非另外定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”“下方”“顶部”“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
14.下面结合图1和图2对本发明的实施例进行更为具体的描述。
15.本发明的实施例提供一种用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的方法，车辆减速器用于对在轨道10上的移动的车辆进行减速，车辆减速器包括传动机构和制动机构20，通过传动机构带动制动机构20运动，以使制动机构20处于对车辆进行制动的制动状态或处于对车辆不进行制动的缓解状态，该方法包括：将待测传动机构30与制动机构20组装；将负载40设置在轨道10上，使负载40能够被处于制动状态的制动机构20施加作用力，其中，负载40用于模拟车辆，负载40设置在轨道10上时，负载40相对于轨道10沿轨道10延伸方向的速度为0；控制待测传动机构30带动制动机构20运动，使制动机构20在制动状态和缓解状态之间不断切换；收集待测传动机构30带动制动机构20运动时待测传动机构30的状态数据；基于状态数据，确定待测传动机构30的寿命。
16.图1为本发明实施例的用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的方法的流程示意图。
17.步骤s101，将待测传动机构30与制动机构20组装。
18.车辆减速器可以包括传动机构和制动机构20，通过传动机构带动制动机构20运动，以使制动机构20处于对车辆进行制动的制动状态或处于对车辆不进行制动的缓解状态。
19.本发明的实施例中涉及的车辆可以为列车编组时的溜放车辆，具体可以为一节或多节列车车厢。
20.本发明对制动机构20的结构不做限定，制动机构20可以是重力式车辆减速器的制
动机构20，也可以是非重力式车辆减速器的制动机构20，也可以是其他任何形式的需要通过传动机构的带动来对车辆制动的制动机构20。以重力式车辆减速器的制动机构20为例，制动状态可以是制动机构20的钢轨承座托举轨道10，此时被托举的轨道10进一步托举设置在轨道10上的车辆的车轮，并且由于制动机构20的杠杆结构，制动机构20的制动轨处于能够从侧面夹紧车辆的轮毂的状态，此时可以通过制动轨和轮毂之间的摩擦来实现对车辆的制动；缓解状态可以是传动机构退回时，制动机构20的制动轨之间的间距增大，不再继续夹紧车辆的轮毂的状态。
21.待测传动机构30可以是需要进行寿命检测的传动机构，例如改进后的传动机构，或者新研制的传动机构，或者其他缺乏长期使用数据的传动机构等。待测传动机构30的类型可以为电空型传动机构、电液型传动机构或电动型传动机构等。
22.在图2示出的实施例中，待测传动机构30为电液型传动机构。本发明的实施例中的电液型传动机构可以包括液压站和工作油缸，液压站与工作油缸通过管路连接，多组电液型传动机构的工作油缸可以共用同一个液压站，液压站向工作油缸的无杆腔或有杆腔交替供油，驱动工作油缸分别完成伸出和缩回动作，工作油缸带动制动机构20运动。液压站可以包括储油箱和蓄能器，蓄能器用于向工作油缸泵油，当蓄能器中油量不足时，储油箱用于向蓄能器供油，保证车辆减速器的正常使用。
23.s102，将负载40设置在轨道10上。
24.负载40可以用于模拟待减速的溜放车辆，负载40具有一定的重量，负载40的重量可以调节，以模拟相应重量的溜放车辆。负载40可以包括承载体以及配重块，配重块与承载体可拆卸地连接，通过在承载体上设置不同重量或不同数量的配重块，来调节负载40的重量。
25.需要说明的是，虽然车辆减速器用于对运动的车辆进行减速，但本发明的实施例中的负载40并不沿轨道10运动，即，负载40相对于轨道10沿轨道10延伸方向的速度为0。因为本发明的实施例的检测对象为车辆减速器的传动机构，传动机构并不与负载40发生直接的相互作用，负载40沿轨道10运动与否对传动机构的工作状态影响较小。通过这种设置方式，省去了每次检测前需要使负载40沿轨道10运动的步骤，节约了人力和物力，并可以使对待测传动机构30连续处于工作状态，实现了对待测传动机构30连续检测，能够完成加速实验，提高检测的效率。
26.s103，控制待测传动机构30带动制动机构20运动。
27.待测传动机构30带动制动机构20运动，使制动机构20在制动状态和缓解状态之间不断切换。
28.将负载40设置在轨道10上时，负载40能够被制动机构20直接地或间接地施加作用力，同时负载40也能够直接地或间接地对制动机构20施加反作用力。通过在轨道10上设置负载40，使待测传动机构30带动制动机构20运动，制动机构20与负载40相互作用，来模拟车辆被车辆减速器减速时待测传动机构30的工作状态。
29.以待测传动机构30与制动机构20组装成重力式车辆减速器为例：负载40会对轨道10施加沿重力方向的力，轨道10下压，带动制动机构20的钢轨承座的杠杆结构，使制动机构20的制动轨夹紧负载40，以此模拟制动状态时待测传动机构30的工作状态；待测传动机构30带动制动机构20的钢轨承座的杠杆结构运动，使制动机构20的制动轨松开负载40，以此
模拟缓解状态时待测传动机构30的工作状态；待测传动机构30往复运动，同时带动制动机构20在制动状态和缓解状态之间不断切换，以此来模拟待测传动机构30连续工作的状态。
30.s104，收集待测传动机构30的状态数据。
31.收集待测传动机构30带动制动机构20运动时待测传动机构30的状态数据。可以通过设置在待测传动机构30的一个或多个传感器来收集待测传动机构30的状态数据。状态数据能够反映待测传动机构30在对车辆减速过程中的主要性能参数。对于不同类型的待测传动机构30而言，通过不同类型的传感器收集不同类型的状态数据。例如，对于电空型传动机构，可以收集气压等状态数据；对于电液型传动机构，可以收集液压、流量等状态数据；对于电动型传动机构，可以收集电压、电流等状态数据。
32.s105，确定待测传动机构30的寿命。
33.可以对状态数据进行分析，建立数学模型，通过数学模型来确定待测传动机构30的寿命，具体过程将在后文进行描述。
34.本发明的实施例提供的方法，通过在轨道10上设置负载40，使用待测传动机构30带动制动机构20对负载40施力，能够较为准确地模拟待测传动机构30工作时的真实状态，获得待测传动机构30的状态数据，通过分析状态数据，可以较为准确地检测传动机构的寿命。
35.参见图3，在一些实施例中，负载40包括支撑部，使负载40通过支撑部设置在轨道10上；在控制待测传动机构30带动制动机构20运动，使制动机构20在制动状态和缓解状态之间不断切换的步骤中，使制动机构20对负载40的支撑部施加作用力。
36.可以理解，车辆在轨道10上运动时，车辆通过车轮与轨道10接触，车辆减速器通过制动机构20与车辆的车轮相互作用，因此，本发明的实施例中的支撑部用于模拟车辆的车轮，支撑部可以设置在负载40的承载体的底部。通过使制动机构20对负载40的支撑部施加作用力，可以更准确地模拟待测传动机构30工作的真实情况。
37.在一些实施例中，制动机构20对支撑部施力包括：制动机构20处于制动状态时夹紧支撑部，以及托举轨道10进而托举设置在轨道10的支撑部。重力式车辆减速器是目前应用较为广泛的车辆减速器，通过上述施力方式可以模拟重力式车辆减速器的工作方式。
38.在一些实施例中，沿轨道10的延伸方向均匀布置多组待测传动机构30，每组待测传动机构30对应一个轨道10的位置；支撑部的数量为四个，四个支撑部沿轨道10的延伸方向平均划分为两组；其中，将负载40设置在轨道10时，使支撑部设置成：一组支撑部设置在轨道10上的与待测传动机构30对应的位置，另一组支撑部设置在轨道10上的与两个相邻待测传动机构30分别对应的两个位置的正中间。
39.通过车辆减速器对车辆减速时，通常需要多个传动机构协同工作。本发明的实施例中，沿轨道10的延伸方向均匀布置多组待测传动机构30，每组待测传动结构包括两个待测传动结构，两个待测传动结构分别设置在轨道10两侧。每组待测传动机构30可以对应一个轨道10的位置，具体来说，当轨道10上的某一位置的两侧设置有一组待测传动机构30时，可以认为该位置是与该组待测传动结构对应的位置。
40.负载40底部可以设置有四个支撑部，四个支撑部可以分别设置在负载40底部的左前、右前、左后、右后方向，四个支撑部对称设置，分别模拟车辆的一个转向架的四个车轮。四个支撑部沿可以轨道10延伸方向平均分为两组，即，位于左前、右前方向的支撑部划分为
一组，模拟转向架的前轮组；位于左后、右后方向的支撑部划分为一组，模拟转向架的后轮组。
41.在将负载40设置在轨道10时，使支撑部设置成：一组支撑部设置在轨道10上的与待测传动机构30对应的位置，另一组支撑部设置在轨道10上的与两个相邻待测传动机构30分别对应的两个位置的正中间。换句话说，一组支撑部设置的位置是与某一组待测传动机构30对应的位置，另一组支撑部设置的位置是相邻两组待测传动机构30分别对应的两个位置的正中间。
42.可以理解，制动机构20包括多组用于夹持制动轨的制动钳，每组制动钳由一组对应待测传动机构30带动。当支撑部设置在某一组待测传动机构30对应的位置时，制动轨被制动钳夹持的部位之间设置有支撑部，此时支撑部距离被制动钳夹持的部位最近；而当支撑部设置的位置是相邻两组待测传动机构30分别对应的两个位置的正中间时，制动轨被制动钳夹持的部位之间未设置支撑部，此时支撑部距离被制动钳夹持的部位最远。在这两种情况下，制动机构20会反馈给待测传动机构30不同的作用力，而这两种情况又分别是支撑部位置设置的极限情况，其他情况的受力情况均介于这两种情况之间，因此，本发明的实施例中，将支撑部设置在这两个极限位置，能够较为全面地获得待测传动机构30工作时的状态数据，并且能够验证车辆减速器在不同受力条件下待测传动机构30的工作情况。
43.在一些实施例中，将负载40设置在轨道10后，调整负载40的重量，以模拟相应重量的车辆。
44.待测传动机构30的寿命会受到被减速的车辆的重量的影响，因此，本发明的实施例中，通过调整负载40的重量，来模拟不同载重的车辆，以检测待测传动机构30在不同负载40重量下的寿命。
45.在一些实施例中，在使制动机构20在制动状态和缓解状态之间不断切换之前，手动控制制动机构20在制动状态和缓解状态之间切换。
46.在将待测传动机构30与制动结构组装后，可能会出现待测传动机构30不能正常工作的情况，因此，可以先手动控制待测传动机构30，使待测传动机构30带动制动机构20运动，来检测待测传动机构30逐步运动的情况，以及时发现并解决待测传动机构30可能出现的卡阻、干涉、连接异常等问题。
47.参见图4，在一些实施例中，基于状态数据，确定待测传动机构30的寿命，包括：对状态数据进行筛选；拟合筛选后的状态数据，获得最终数学模型；基于最终数学模型，确定待测传动机构30的寿命。
48.下面结合图4，以电液式传动机构为例对状态数据处理的过程进行说明。
49.s201，对状态数据进行筛选。
50.在一些实施例中，对状态数据进行筛选，包括：剔除异常状态数据；以及剔除待测传动机构30启动和停止时的状态数据。
51.状态数据可以通过传感器采集。对于电液式传动机构而言，传感器可以设置在液压站的储油箱中，传感器类型可以包括压力传感器、流量传感器和温度传感器，分别采集待测传动机构30的液压系统压力、通过齿轮泵的介质流量以及环境温度。传感器采集的状态数据可以上传至采集模块，并在采集模块中完成数模转换，然后发送至上位机终端，以进行储存、分析和展示。
52.通过传感器采集的状态数据中可能存在异常状态数据，这些异常状态数据会对后续的数据过程造成干扰。对于通过介质传输动力的传动机构而言，介质流量是传动机构正常工作的基础，因此，本实施例中，以介质流量为参考对状态数据进行筛选，剔除异常状态数据。具体可以将介质流量跳变不连续的数据、波动超限的数据，高于额定流量的数据认定为异常状态数据，并进行剔除。
53.另外，还可以剔除待测传动机构30启动和停止时的状态数据。本发明的实施例中，通过在状态数据中提取关键性能参数以用于后续的拟合过程，对于不同类型的待测传动机构30，关键性能参数也不同，关键性能参数与待测传动机构30的寿命相关。例如，对于电液式传动机构来说，关键性能参数为单次工作过程中最大介质流量。本实施例中主要获取待测传动机构30在单次工作过程中的最大介质流量数据，通过单次工作过程中的最大介质流量来作为衡量待测传动机构30的寿命的标准，而待测传动机构30启动和停止时的介质流量较小，因此，可以直接剔除待测传动机构30启动和停止时的状态数据，提高拟合的效率和准确度。
54.s202，拟合筛选后的状态数据，获得最终数学模型。
55.在一些实施例中，拟合筛选后的状态数据，获得最终数学模型，包括：将筛选后的状态数据按采集时间划分为第一状态数据组和第二状态数据组；基于第一状态数据组构建多个数学模型；基于拟合效果确定多个数学模型中的最优数学模型；基于第二状态数据组对最优数学模型进行验证，如果误差未超出指定阈值，则将最优数学模型作为最终数学模型；如果误差超出指定阈值，则使用第一状态数据组重新确定最优数学模型，直至误差未超出指定阈值。
56.在拟合筛选后的状态数据前，可以在状态数据中提取关键性能参数，对于电液式传动机构而言，可以先提取待测传动机构30在单次工作过程中的最大介质流量。具体地，可以将状态数据按采集的时间进行储存，每个单次工作过程的时间段会对应一批状态数据，从这批状态数据中提取出数值最大的介质流量，作为该单次工作过程中的最大介质流量。然后提取出最大介质流量对应时间点的液压系统压力以及环境温度，将这些状态数据编成数组，并按时间顺序储存。
57.将提取出的状态数据按采集时间划分为第一状态数据组和第二状态数据组。具体地，提取出的状态数据采集时间可以分布在0-t2这个区间，可以选取0-t2之间的一个时间点t1，将0-t2这个区间划分为0-t1和t
1-t2这两个区间，然后将0-t1这个区间内采集的状态数据划分为第一状态数据组，将t
1-t2这个区间内采集的状态数据划分为第二状态数据组。
58.使用第一状态数据组构建数学模型。由于影响动力传动机构寿命的机理复杂，故，本发明的实施例中，构建多个数学模型，然后根据拟合的效果，即，状态数据与数学模型的吻合程度，从多个数学模型中选择拟合效果最好的最优数学模型，然后使用第一状态数据组计算最优数学模型中的各项参数。
59.进一步地，基于第二状态数据组对所述最优数学模型进行验证。具体地，将第二状态数据组中的时间、液压系统压力、环境温度输入最优数学模型，计算得出最大介质流量的预测值，然后将最大介质流量的预测值与第二状态数据组包含的最大介质流量的测量值进行比较，确定误差。如果误差未超出指定阈值，则将最优数学模型作为最终数学模型；如果误差超出指定阈值，则需要对数学模型进行分析和改进，并使用第一状态数据组重新确定
最优数学模型，直至误差未超出指定阈值。
60.s203，基于最终数学模型，确定待测传动机构30的寿命。
61.本发明的实施例中，对于电液式传动机构而言，通过介质最大流量来衡量待测传动机构30的寿命。具体地，可以认为当介质最大流量低于某一设定值时，此时待测传动机构30难以带动制动机构20提供有效的制动力，此时对应的预测时间即为待测传动机构30的寿命，设定值可以根据经验确定。待测传动机构30的寿命可以作为待测传动机构30的耐久性试验结果的评判标准。
62.在基于最终数学模型确定待测传动机构30的寿命时，可以将液压系统压力、环境温度、以及介质最大流量的设定值代入最终数学模型，计算出达到介质最大流量的设定值的时间，以此作为待测传动机构30的寿命。
63.综上，本发明的实施例提供的方法，通过收集的状态数据可以建立待测传动机构30的关键性能参数的最终数学模型，并对最终数学模型进行验证，使其能够吻合疲劳状态下待测传动机构30的关键性能参数特征。将实时的状态数据输入到最终数学模型，就可以分析出待测传动机构30的关键性能参数随时间的变化趋势，进而实现对待测传动机构30的寿命的预测，此预测结果可以作为耐久性试验结果的评判标准。
64.参见图2和图3，本发明的实施例还提供一种用于对车辆减速器的传动机构进行寿命检测的系统，该系统用于执行本发明的实施例提供的方法，该系统包括，轨道10；负载40，负载40包括支撑部，负载40通过支撑部设置在轨道10；车辆减速器，车辆减速器设置在轨道10；车辆减速器包括待测传动机构30和制动机构20，待测传动机构30与制动机构20连接，待测传动机构30能够带动制动机构20，使制动机构20对负载40的支撑部施力；其中，负载40相对于轨道10沿轨道10延伸方向的速度为0。
65.该系统还可以包括传感器、采集模块、控制模块和上位机。传感器设置在待测传动机构30的液压站的储油箱中；采集模块用于收集传感器采集的状态数据并将状态数据进行处理并传输至上位机；控制模块用于对待测传动机构30进行控制，控制模块可以提供手动控制模式和自动控制模式并能够在这两种控制模式之间切换，手动控制模式用于控制待测传动机构30进行单次工作，自动控制模式用于控制待测传动机构30进行连续工作。
66.对于本技术的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
67.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。